Repetitive transkranielle Magnetstimulation gepaart mit Augmented Reality zur Veränderung von Gehirnerschütterungssymptomen

Die Inzidenz traumatischer Hirnverletzungen (TBI) nimmt in Kanada zu (Rao et al., 2017) und es wird erwartet, dass es bis 2031 zu einer der häufigsten neurologischen Erkrankungen bei Kanadiern wird (Public Health Agency of Canada, 2014). Bis zu 90 % der Schädel-Hirn-Trauma werden als leichte (m)TBI, auch bekannt als Gehirnerschütterung, klassifiziert (Cassidy et al., 2004). Ein bundesstaatlicher Gehirnerschütterungsbericht aus dem Jahr 2019 ergab eine jährliche Prävalenz von 200.000 mTBIs in Kanada (Casey & Fonseca, 2019). Zu den Symptomen von mTBI, die als Post-Concussion-Symptome (PCS) bezeichnet werden, gehören Schwindel, Kopfschmerzen, Stimmungsschwankungen und kognitive Beeinträchtigungen (Ryan & Warden, 2003). PCS löst sich im Allgemeinen von selbst auf. Bei einigen Patienten kommt es jedoch zu anhaltenden PCS, die länger als 3 Monate nach der ersten Kopfverletzung anhalten.

Schwindel ist nach Kopfschmerzen das zweithäufigste Symptom von mTBI (Gianoli, 2022). Es wird geschätzt, dass bis zu 81 % der mTBI-Patienten bei der ersten klinischen Untersuchung Schwindelgefühle aufweisen, die bei 25 % der Patienten auch noch über ein Jahr nach dem ersten Trauma anhalten können (Corwin et al., 2015; Hartvigsen et al. , 2014). Schwindel nach einer Gehirnerschütterung (PCD) kann sich in Form von Haltungsinstabilität, anhaltendem Schwindel, Gleichgewichtsstörungen, Übelkeit und Unverträglichkeit gegenüber Kopfbewegungen äußern (Dougherty et al., 2024; Marshall et al., 2015). Diese Symptome können die Lebensqualität drastisch beeinträchtigen und die Fähigkeit beeinträchtigen, Auto zu fahren, zu arbeiten und alltägliche Aktivitäten auszuführen (Ciorba et al., 2017; Hall et al., 2022).

PCD ist typischerweise mit einer Vestibularstörung verbunden (Gianoli, 2022). Darüber hinaus weisen viele Patienten, die nach mTBI über Schwindelgefühle klagen, physiologische Anomalien des Hör- und Vestibularsystems auf (Toglia et al., 1970). Folglich ist die bevorzugteste Behandlung für PCD eine Form des Gleichgewichtstrainings, die als vestibuläre Rehabilitationstherapie (VRT; 6,14) bezeichnet wird. VRT besteht aus einer Reihe von Übungen, die die Anpassung, Substitution und Gewöhnung des Vestibularsystems fördern (Galeno et al., 2022). Bei der durch Neuroplastizität vermittelten Anpassung handelt es sich um die schrittweise Umgestaltung des Nervensystems, das sich an die Signale des geschädigten Vestibularsystems „anpasst“. Substitution ist der Prozess des Erlernens von Strategien zum Ausgleich einer schlechten Vestibularfunktion. Gewöhnung ist die allmähliche Desensibilisierung gegenüber bestimmten Bewegungen durch wiederholtes Aussetzen dieser Bewegungen. Diese Übungen werden oft individuell auf der Grundlage persönlicher Behinderungsbereiche verordnet (Murray et al., 2017). Spezifische Übungsarten umfassen Blickstabilitäts-, Gewöhnungs-, Substitutions- und Gleichgewichtsübungen. Diese zielen auf Defizite im Vestibulookularreflex (VOR) ab, verbessern die beeinträchtigte Bewegungsempfindlichkeit, erleichtern die zentrale Neuprogrammierung und verbessern das Gleichgewicht (Aligene & Lin, 2013). Traditionelle VRT, wie zum Beispiel eine Gleichgewichtsaufgabe, ist eintönig und erfordert oft geschulte Fachkräfte für die Durchführung (Smółka et al., 2020). VRT in Form interaktiver Spiele ist jedoch fesselnd und wirkt sich nachweislich positiv auf Gleichgewicht, Schwindel und Mobilität aus (Rosiak et al., 2018; Szturm et al., 2011). Eine Form des sensomotorischen Trainings, bestehend aus einem interaktiven Spiel, das durch Augmented Reality (AR) präsentiert wird, wurde noch nicht erforscht. Es kann dazu dienen, PCD durch ähnliche Mechanismen wie die oben genannten VRTs zu reduzieren.

AR wird typischerweise durch eine undurchsichtige Brille präsentiert, die virtuelle Objekte auf die Umgebung des Benutzers legt. Benutzer können dann gleichzeitig mit der virtuellen und der physischen Umgebung interagieren. Bei unserer AR-Intervention handelt es sich um ein Spiel, das zielgerichtete Bewegungen des Kopfes fördert, um Aufgaben in verschiedenen Kopfausrichtungen und Haltungspositionen zu bewältigen. Durch wiederholte Exposition soll dieses Spiel die Anpassung, Substitution und Gewöhnung des Vestibularsystems erleichtern, um PCD zu reduzieren.

Eine nicht-invasive Neuromodulationstechnik namens repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) kann das AR-Vestibulartraining verbessern. Eine Form der rTMS-Verabreichung namens intermittierende Theta-Burst-Stimulation (iTBS) fördert die synaptische Plastizität, indem sie Veränderungen der neuronalen Erregbarkeit ähnlich der Langzeitpotenzierung (LTP) induziert (Huang et al., 2009). Die Literatur legt nahe, dass iTBS, das an den primären motorischen Kortex (M1) abgegeben wird, das Lernen in Verbindung mit motorischem Training verbessern kann (Platz et al., 2018; J. J. Zhang et al., 2022). rTMS kann auch Schwindel lindern. Zehn rTMS-Sitzungen reduzieren die Schwere und Häufigkeit der Schwindelsymptome bei Patienten mit schwerer PCD um mehr als 50 % (Paxman et al., 2018). An M1 verabreichtes iTBS verbessert das Gleichgewicht bei Patienten nach einem Schlaganfall (Liao et al., 2023). Eine systemische Entzündung ist eine wichtige physiologische Reaktion auf mTBI, die zu Schwindelgefühlen führen kann (Visser et al., 2022). Mehrere Studien haben die entzündungshemmende Wirkung von rTMS in klinischen Populationen wie Schlaganfall und Depression beobachtet (Cha et al., 2022; Rajkumar, 2024; Velioglu et al., 2021; Zuo et al., 2022). Zhao et al. fanden heraus, dass 20 rTMS-Sitzungen bei Patienten mit refraktärer Depression die erhöhten TNF-⍺- und IL-1β-Spiegel auf die Werte gesunder Kontrollpersonen reduzierten. Der BDNF-Spiegel, der für das Gehirnwachstum wichtig ist, stieg nach der Intervention auf den Wert gesunder Kontrollpersonen. Dieser Effekt auf TNF-⍺, IL-1β und BDNF wurde in der klinischen Kontrollgruppe, die kein rTMS erhielt, nicht beobachtet (Zhao et al., 2019). Cha et al. berichteten über eine ähnliche Verringerung der entzündlichen Zytokine TNF-⍺, IL-1β und IL-6 nach 10 rTMS-Sitzungen bei Patienten nach einem Schlaganfall (Cha et al., 2022). Velioglu et al. fanden heraus, dass 10 rTMS-Sitzungen den BDNF bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit erhöhten (Velioglu et al., 2021). Diese Effekte liefern auch Hinweise auf einen möglichen Mechanismus hinter der Wirkung von rTMS auf andere persistierende PCS.

Patienten mit schwerer persistierender PCD benötigen oft einen medizinischen oder chirurgischen Eingriff (Gianoli, 2022). Für diese Personen besteht ein klarer Bedarf an nicht-invasiven Behandlungsmöglichkeiten. Das Hauptziel dieser Studie besteht darin, festzustellen, ob die vorgeschlagene Technik machbar ist und verwendet werden kann, um Gehirnerschütterungssymptome bei Patienten mit PCD in einer größeren Studie zu verändern. Diese Studie wird auch die Auswirkungen von iTBS in Kombination mit AR-Vestibulartraining auf Schwindelbehinderung und Haltungsstabilität bei Patienten mit PCD untersuchen. Darüber hinaus zielt diese Forschung darauf ab, festzustellen, ob rTMS Entzündungen bei persistierendem PCS modulieren kann.